用于中性或碱性介质的常温环保型低膦缓蚀组合物及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种用于中性或碱性介质的常温环保型低膦缓蚀组合物及其制备方法和应用。组合物由以下的组份有机胺、聚羧酸多元共聚物、有机膦酸盐、水等组成。本发明专利技术是在常温常压下将几种有机物质组合成含有电负性较大的Ｏ、Ｎ、Ｓ、Ｐ等极性基团的组合物，这些极性分子能够在金属表面进行物理吸附和化学吸附，因而大大提高了该组合物在金属表面的吸附能力。本发明专利技术还提供了该组合物在热力设备高腐蚀循环冷却水系统中的应用。结果表明，该组合物具有显著的缓蚀的效果，碳钢腐蚀速率仅为０．０２５ｍｍ／ａ，只相当于国家标准的１／５。同时，本发明专利技术组合物还具有粘度低、流动性能好、稳定性高，生产工艺简单、操作简便等特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于金属表面化学处理
，具体的说是一种用于电力、热力及石油、化工等领域的循环冷却水系统中，防止管路、设备腐蚀的组合物，尤其涉及在热力设备高腐蚀的循环冷却水处理中使用的缓蚀剂。
技术介绍
众所周知，随着国民经济的发展，社会用水量急剧增加，水资源的匮乏和污染已成为我国乃至全球面临的危机之一，节约用水，提高水资源的利用率已是当务之急。各重工业大型企业、火力发电企业都是用水的大户，节约用水、提高浓缩倍数、进行水的循环利用是发展的必然趋势。在众多的方法中，采用化学水处理技术是当前国内外公认的工业节水最普遍使用的有效手段，同时，采取适当的水处理技术能够有效地延长系统设备的使用寿命。所以，钢铁厂、电厂、石油、化工等行业循环冷却水系统中的热力设备一般都要求进行防腐阻垢保护。热力设备的结垢及腐蚀不仅会造成设备的损坏，更重要的是它会导致设备无法正常运行，直接制约着机组安全、经济运行，严重时将会给企业带来重大损失。在目前已有技术中，世界上应用最广泛的工业循环冷却水水处理缓蚀剂中大致可分为无机缓蚀剂和有机缓蚀剂。无机物系列的缓蚀剂有铬系、磷系、锌系、钨系、钼系、硅系等，它们或在金属表面形成一层钝化膜以防止金属腐蚀，或在金属表面不断沉积和覆盖，将金属与腐蚀环境分开；有机物系列的缓蚀剂如胺类、亚胺类、醛类、醇类、树脂酸类、杂环化合物、咪唑类等，它们吸附在金属表面形成一个隔离层，以防止金属腐蚀，故亦称为吸附型膜剂。无机物系列缓蚀剂具有显著的缓蚀效果，但其也具有明显的缺点。例如，铬系水处理剂有剧毒，它的投加量是几百毫克/升，而铬离子允许的排放标准是小于0.05毫克/升。因此，这类水处理剂的使用由于环保的要求而受到严格限制。磷系水处理剂虽然无毒，但其操作敏感性强，在实际操作中很难稳定，因此应用初期效果多有不良。并且，磷酸盐具有富营养化等特性能够引起“赤潮”等公害，我国在80年代之后也已经由于环境保护的要求限制了磷的排放。钨酸盐是近年来新开发的一种缓蚀剂，它依靠自身的氧化性和氧化作用使金属表面钝化而抑制金属腐蚀，其缓蚀性能良好。但钨系水处理剂的成本较高，剂量偏大，目前仅在一些小型冷却水装置上使用。钼酸盐也是一种阳极缓蚀剂，它曾是铬酸盐的替代物之一，但最终因用量大而未大面积推广。硅系水处理剂是一种较老的冷却水缓蚀剂，它的优点是无毒、价格低廉，但硅系配方的推广最令人担心的问题是生成硅垢。因此，寻找一种阻止硅垢生成的硅垢阻垢分散剂是技术关键。可惜国内外至今都还没有真正有效的硅垢阻垢分散剂。由于无机缓蚀剂的种种限制，有机物缓蚀剂越来越受到人们的关注。目前应用较多的有机物缓蚀剂主要有有机胺类、膦酸盐类、噻唑类等。有机缓蚀剂的分子结构中都含有亲水基团，如-OH、-NH2、＝NH或≡N和-COOH等，同时又具有亲油基团，如烷基、苯基等。此类缓蚀剂在冷却水中分布开后，亲水基吸附在金属表面，与Cu、Fe、Ni等发生化学吸附，亲油基朝向腐蚀环境，形成吸附膜，将金属和腐蚀环境隔开而起缓蚀作用。有机系水处理剂缓蚀效果不仅是依靠缓蚀剂来解决，也是将循环水系统的pH值维持在自然pH值下，此时腐蚀的倾向就会受到控制。但是，单一品种的有机缓蚀剂不仅造价昂贵，药剂用量也较大。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中存在的缺陷或不足，提供一种用于中性或碱性介质的常温环保型低膦缓蚀组合物。该组合物是一种高效低膦、无毒环保、安全性好的缓蚀组合物，既能克服现有铬系水处理剂的毒性和磷系水处理剂“赤潮”公害，又能克服已知技术中硅系水处理剂易生成硅垢等缺点，并保证其在热力设备高腐蚀循环水系统中具有良好的缓蚀效果。本专利技术还提供一种上述用于中性或碱性介质的常温环保型低膦缓蚀组合物的制备方法。本专利技术还提供一种上述用于中性或碱性介质的常温环保型低膦缓蚀组合物的应用。本专利技术的技术构思是，本专利技术组合物针对常温环保、用于中性或碱性介质的、并且低膦缓蚀和高效的特点，通过专利技术人反复研究、试验或实验，选择出四种物质组合而成，该四种物质分别是有机胺、有机膦酸盐、聚羧酸多元共聚物和水。其中水起溶剂的作用。实际使用中，通过配方中各药剂内在的协同效应，使这种配方具有低剂量、高效用的缓蚀功能，可广泛应用于环保及资源综合利用领域，尤其在热力设备腐蚀倾向较高的循环水软水系统中使用。本专利技术的技术方案如下用于中性或碱性介质的常温环保型低膦缓蚀组合物，包括以下组分有机胺、有机膦酸盐、聚羧酸多元共聚物和水。所述各组分的重量份范围为有机胺20-50份、有机膦酸盐10-50份、聚羧酸多元共聚物20-70份、水15-80份。所述各组分的重量份范围优选为有机胺20-30份、有机膦酸盐10-20份、聚羧酸多元共聚物60-70份、水60-75份。所述各组分的重量份还可优选为有机胺30份、有机膦酸盐20份、聚羧酸多元共聚物35份、水15份。所述有机胺为(1-4)-2-脱氧-β-D-葡聚糖或十八胺；聚羧酸多元共聚物为丙烯酸-磺酸盐三元共聚物或丙烯酸羟丙酯共聚物；有机膦酸盐为羟基乙叉二膦酸或氨基三亚甲基膦酸。上述用于中性或碱性介质的常温环保型低膦缓蚀组合物的制备方法，包括以下步骤按比例取组分(1-4)-2-脱氧-β-D-葡聚糖、丙烯酸-磺酸盐三元共聚物、羟基乙叉二膦酸、水；将(1-4)-2-脱氧-β-D-葡聚糖、丙烯酸-磺酸盐三元共聚物、羟基乙叉二膦酸抽入反应釜中，搅拌，混匀；加水搅拌均匀即得本专利技术组合物。上述用于中性或碱性介质的常温环保型低膦缓蚀组合物在热力设备高腐蚀的循环水处理中的应用，该组合物按补充水量计，其投加量为150～200mg/l。上述用于中性或碱性介质的常温环保型低膦缓蚀组合物应用在石化系统、钢铁系统或化工行业中的循环冷却水软水系统中；该组合物按补充水量计，其投加量为150～200mg/l。本专利技术的技术效果如下由于本专利技术用于中性或碱性介质的常温环保型低膦缓蚀组合物，是将几种有机物质混合成组合物，这几种有机物质包括有机胺、有机膦酸盐和聚羧酸多元共聚物，使得该组合物中含有N、O、S、P等电负性较大的极性基团，所以能够在金属表面进行物理和化学吸附，改变金属/溶液界面的双电层结构，提高金属离子化过程的活化能，从而大大地提高了它在金属表面的吸附能力，显示出良好的缓蚀性能。由于本专利技术对各组分的重量份范围进行了限定，这些限定结合了试验或实验数据以及性价比和实际应用的考虑，充分满足常温环保、用于中性或碱性介质的、并且低膦缓蚀和高效的技术要求，同时也为本专利技术的推广使用提供了便利。由于本专利技术还是针对热力设备的腐蚀问题研制而成的工业循环水软水处理组合物，通过大量试验证明其缓蚀性能优良，技术优势明显。在循环水系统中投加本专利技术的组合物药剂后，碳钢的腐蚀速率小于0.025mm/a(毫米/年)，粘附速率小于15mcm(mg/cm2·月)，循环水的浓缩倍数可以达到8-10，循环冷却水中磷含量(以PO43-计)小于5mg/l，完全达到国家循环冷却水处理设计规范的要求，腐蚀速率仅相当于国家标准的1/5。在石化系统、钢铁系统和化工行业等循环冷却水软水系统中，本专利技术的组合物药剂产品投加量为150～200mg/l，而钼系、硅系等传统药剂投加量为1000～2000mg/l，可见其使用剂量低，具有可观的经济效益。充分显示了本专利技术具有低剂量、高效节能的本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于中性或碱性介质的常温环保型低膦缓蚀组合物，包括以下组分：有机胺、有机膦酸盐、聚羧酸多元共聚物和水。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡雄光，李增朴，刘彦华，刘雪东，郭文海，周月，杨彬，
申请(专利权)人：北京拓凯化工技术有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]